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Enregistrement W4390048488 · doi:10.1002/mp.16903

Accuracy of an electromagnetic tracking enabled afterloader based on the automated registration with CT phantom images

2023· article· en· W4390048488 sur OpenAlexafffund
Isaac Neri Gomez‐Sarmiento, Daline Tho, Christopher Dürrbeck, Wim de Jager, Denis Laurendeau, Luc Beaulieu

Notice bibliographique

RevueMedical Physics · 2023
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueAdvanced Radiotherapy Techniques
Établissements canadiensUniversité Laval
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésImaging phantomBrachytherapyQuality assuranceComputer scienceMedical physicsImage qualityIterative reconstructionBiomedical engineeringComputer visionNuclear medicineRadiologyMedicineRadiation therapyImage (mathematics)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Electromagnetic tracking (EMT) has been researched for brachytherapy applications, showing a great potential for automating implant reconstruction, and overcoming image-based limitations such as contrast and spatial resolution. One of the challenges of this technology is that it does not intrinsically share the same reference frame as the patient's medical imaging. PURPOSE: To present a novel phantom that can be used for a comprehensive quality assurance (QA) program of brachytherapy EMT systems and use this phantom to validate a novel applicator-based registration method of EMT and image reference frames for gynecological (GYN) interstitial brachytherapy. MATERIALS AND METHODS: Eleven 6F-catheters (20 cm long), one 6F round tip catheter (29.4 cm long) and a tandem and ring gynecological applicator (Elekta, CT/MR 60°, 40 mm long tandem, 30 mm diameter ring) were placed in a rigid custom-made phantom (Elekta Brachytherapy, Veenendaal, The Netherlands) to reconstruct their geometry using a five-degree of freedom EMT sensor attached to an afterloader's check cable. All EMT reconstructions were done in three different environments: disturbance free (no metal nearby), computed tomography (CT)-on-rails brachytherapy suite and magnetic resonance imaging (MRI) brachytherapy suite. Implants were placed parallel to a magnetic field generatorand were reconstructed using two different acquisition methods: step-and-record and continuous motion. In all cases, the acquisition is performed at a rate of approximately 40 Hz. A CT scan of the phantom inside a water cube was obtained. In the treatment planning system (TPS), all catheters in the CT images were manually reconstructed and the applicator reconstruction was achieved by manually placing its solid 3D model, found in the applicator library of the TPS. The Iterative Closest Point and the Coherent Point Drift algorithms were used, initialized with four known points, to register both EMT and CT scan reference frames using corresponding points from the EMT and CT based reconstructions of the phantom, following three approaches: one gynecological applicator, four interstitial catheters inside four calibration plates having an S-shaped path, and four 5 mm diameter ceramic marbles found in each of the four calibration plates. Once registered, the registration error (perpendicular distance) was computed. RESULTS: The absolute median deviation from the expected value for EMT measurements in the disturbance free environment, CT-on-rails brachytherapy suite, and MRI-brachytherapy suite are 0.41, 0.23, and 0.31 mm, respectively, while for the CT scan it is 0.18 mm. These values significantly lie below the sensor's expected accuracy of 0.70 mm (p < 0.001), suggesting that the environment did not have a significant impact on the measurements, given that care is taken in the immediate surroundings. In all three environments, the two acquisitions and three registration approaches have mean and median registration errors that lie at or below 1 mm, which is lower than the clinical acceptable threshold of 2 mm. CONCLUSIONS: The novel phantom allowed to successfully evaluate the accuracy of EMT-based reconstructions of catheters and a GYN tandem and ring applicator in different clinical environments. A registration method based only on the applicator geometry, reconstructed withan EMT sensor and the TPS solid applicator library, was validated and shows clinically acceptable accuracy, comparable to CT-based reconstruction but within a few minutes. Since the applicator is also visible in MRI, this method could potentially be used in clinics in an EMT-MR interstitial GYN brachytherapy workflow.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,007
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,008

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,007
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,011
Tête enseignante GPT0,291
Écart entre enseignants0,280 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations10
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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